Informatie

2.1: Inleiding tot cellen - biologie


In 1665 bekeek Robert Hooke kurk onder een microscoop en zag hij meerdere kamers die hij "cellen" noemde. In 1838 verklaarden Schleidern en Schwann dat (1) alle planten en dieren zijn samengesteld uit cellen en dat (2) cel is de meest elementaire eenheid (“atoom”) van het leven. In 1858 verklaarde Virchow dat (3) alle cellen ontstaan ​​door reproductie uit eerdere cellen (“Omnis cellula e cellula” in Latijns). Deze drie uitspraken werden de basis van de celtheorie.

De ontdekking van cellen is nauw verbonden met de ontwikkeling van microscopie. Tegenwoordig zijn er in principe drie soorten microscopie: lichtmicroscopie, transmissie-elektronenmicroscopie (TEM) en scanning-elektronenmicroscopie (SEM). Lichtmicroscopen gebruiken normaal licht, het kan transparante dingen 1000 keer vergroten. Transmissie-elektronenmicroscopen geven een meer gedetailleerd beeld van de interne organisatie van cellen en organellen. Ze gebruiken een elektronische straal, die objecten doodt als ze erdoorheen gaan. Bovendien worden objecten voor onderzoek onder een TEM vaak gekleurd met zware metalen zoals osmium, en voor SEM met goud dat sterk reflecterend is voor elektronische straling. Een TEM kan dingen 10.000.000 keer vergroten. Scanning-elektronenmicroscopen tonen een beeld van het oppervlak van cellen en organismen met behulp van gereflecteerde elektronische bundel. Het kan dingen 1.000.000 keer vergroten. Het is mogelijk om atomen te zien op deze foto's!

De minimale cel zou drie dingen moeten hebben: eiwitsynthetiserend apparaat (van DNA tot RNA en eiwitten), ruimte bestemd voor alle andere chemische reacties (geleiachtig cytoplasma) en de olieachtige film die de cel scheidt van zijn omgeving (membraan). Dit is als fruitgelei bedekt met een dun laagje boter; "fruitstukjes" zijn eiwitsynthetiserende onderdelen.

Het celmembraan van alle cellen heeft twee lagen. Het ene uiteinde van elke laag is polair en hydrofiel, terwijl het andere uiteinde hydrofoob is. Deze lagen zijn gemaakt met fosfolipiden die vergelijkbaar zijn met typische lipiden, maar een polaire kop hebben met fosforzuur en twee hydrofobe, niet-polaire staarten (Figuur (PageIndex{2})). Afgezien van fosfolipiden, bevat het membraan ingebedde andere lipiden zoals cholesterol (alleen in dierlijke cellen) en chlorofyl (in sommige plantenmembranen), eiwitten en koolhydraten. Eiwitten zijn uiterst belangrijk, want zonder hen laat het membraan geen grote hydrofiele moleculen en ionen door.

Cellen met DNA in een membraangebonden kern staan ​​bekend als: eukaryoot, terwijl degenen die niet bekend staan ​​als prokaryotisch. Prokaryote cellen hebben hun DNA omgeven door het cytoplasma. Sommige hebben ook prokaryotische flagella (roterende eiwitstructuur), een celwand, blaasjes en membraanplooien/zakken (Figuur (PageIndex{1})). Eukaryote cellen hebben hun DNA in een kern die het scheidt van het cytoplasma.

Er zijn veel andere delen van de eukaryote cel (Figuur 3.2.1). De kern van de cel bevat DNA en eiwitten. Nucleoli bevinden zich in het nucleoplasma, dit is de plaats waar ribosomale RNA's zich verzamelen. Ribosomen, gevonden in het cytoplasma, helpen bij het synthetiseren van eiwitten. De endoplasmatisch reticulum (ER), meestal te vinden aan de rand van de cel, is waar eiwitten worden gesynthetiseerd, verpakt en getransporteerd. In veel cellen is ER verbonden met het kernmembraan. De Golgi-apparaat stuurt eiwitten en andere stoffen naar het deel van de cel waar ze heen moeten. Eukaryotische cellen moeten hebben: mitochondriën en misschien hebben chloroplasten, beide zijn ontstaan ​​via symbiogenese (zie hieronder). Mitochondriën zijn bedekt met twee membranen, het binnenste membraan heeft intrusies genaamd cristae. Mitochondriën breken organische moleculen af ​​tot koolstofdioxide en water in een proces dat oxidatief wordt genoemd ademhaling.

Celmembranen zijn semi-permeabel (Figuur (PageIndex{3})), ze laten sommige moleculen (meestal klein en/of niet-polair) door, maar andere (groot en/of polair) blijven buiten of binnen voor altijd, of totdat een specifieke porie zich opent. Water "wil" altijd de concentraties aan beide zijden van het membraan gelijk maken en watermoleculen stromen typisch door het membraan naar waar de concentratie van andere moleculen (zouten, zuren) hoger (en, natuurlijk, de concentratie van water is lager). Dit is osmose.

celwand (gebruikelijk bij planten en schimmels) omringt de cel en beperkt hoe ver de cel kan uitzetten door osmose (Figuur (PageIndex{4})). Omdat osmose kan leiden tot oncontroleerbare uitzetting van cellen, moeten cellen zonder celwanden een manier vinden om het overtollige water weg te pompen. Vacuole(s) zijn de grote blaasjes die verschillende dingen voor de cel kunnen doen, bijvoorbeeld voedingsstoffen opslaan, ionen accumuleren of een plaats worden om afval op te slaan. Het speelt een belangrijke rol bij de turgor (Figuur (PageIndex{4})).


  • Hoe de interne structuur en organisatie van een cel inzicht geeft in hoe en waarom een ​​cel werkt
  • De rol die mitochondriën spelen in de cel en waarom het belangrijk is dat een cel ATP maakt
  • Hoe cellen voedsel metaboliseren om de moleculen te leveren die nodig zijn voor de mitochondriale functie?
  • Hoe de structuur van de F1F0 ATP-synthase leidt tot de productie van ATP
  • Welke experimentele technieken worden gebruikt om de mitochondriale structuur en functie in het laboratorium te onderzoeken?

De cel is een krachtige case study om ons te helpen de functionele logica van levende systemen te onderzoeken. Alle organismen, van eencellige algen tot complexe meercellige organismen zoals wij, zijn opgebouwd uit cellen. In deze cursus leer je het hoe en waarom van biologie door de functie van de moleculaire componenten van cellen te onderzoeken en hoe deze cellulaire componenten zijn georganiseerd in een complexe hiërarchie.

Deze cursus is bedoeld om de basisprincipes van celbiologie te verkennen. Het overkoepelende doel is dat leerlingen begrijpen, vanuit een mensgericht perspectief, dat cellen evoluerende ensembles van macromoleculen zijn die op hun beurt complexe gemeenschappen vormen in weefsels, organen en meercellige organismen.

We zullen ons in het bijzonder richten op het mitochondrion, het organel dat de cel aandrijft. In dit verband zullen we kijken naar de processen van celmetabolisme. Ten slotte zullen we de F1F0 ATP-synthase onderzoeken, de moleculaire machine die verantwoordelijk is voor de synthese van het grootste deel van de ATP die uw cellen nodig hebben om hun werk te doen. Om het belang van celbiologie voor ons leven te onderstrepen, gaan we in op vragen over ontwikkeling en ziekte en de implicaties van wetenschap in de samenleving.

Tegen het einde van vier weken hopen we dat de leerlingen een diepe intuïtie hebben voor de functionele logica van een cel. Samen gaan we vragen hoe dingen werken in een cel, waarom ze werken zoals ze werken en hoe worden we beïnvloed?

Ga met ons mee terwijl we de buitengewone en wonderbaarlijk dynamische wereld van de cel verkennen.


Cellenbiologie

Dit is een van de ruim 2.400 cursussen over OCW. Verken materialen voor deze cursus op de pagina's die aan de linkerkant zijn gelinkt.

MIT OpenCourseWare is een gratis en open publicatie van materiaal van duizenden MIT-cursussen, die het hele MIT-curriculum bestrijken.

Geen inschrijving of registratie. Blader en gebruik OCW-materialen in uw eigen tempo. Er is geen aanmelding en geen start- of einddatum.

Kennis is je beloning. Gebruik OCW om je eigen levenslang leren te begeleiden, of om anderen te onderwijzen. We bieden geen krediet of certificering voor het gebruik van OCW.

Gemaakt om te delen. Download bestanden voor later. Stuur naar vrienden en collega's. Aanpassen, remixen en hergebruiken (vergeet niet om OCW als bron te vermelden.)


Celmembranen

Plasmamembranen zijn gedeeltelijk permeabel, wat betekent dat ze sommige moleculen doorlaten, maar andere niet.

(c) beschrijf, met behulp van diagrammen, het vloeistofmozaïekmodel van de membraanstructuur

De fosfolipide dubbellaag is de fundamentele structurele component van plasmamembranen. Het bestaat uit 2 lagen fosfolipidemoleculen. Het midden van de dubbellaag is hydrofoob, dus het membraan laat geen in water oplosbare stoffen (zoals ionen) door, het werkt als een barrière naar deze opgeloste stoffen

In het vloeistofmozaïekmodel vormen fosfolipidemoleculen een continue dubbele laag (dubbellaag). De dubbellaag is ‘vloeibaar’ omdat de fosfolipiden zijn constant in beweging. Het vloeibare mozaïekmodel bevat ook: cholesterol moleculen, eiwitten, glycoproteïnen en glycolipiden.

(d) beschrijf de rollen van componenten van het celmembraan:

(e) schets het effect van veranderende temperatuur op membraanstructuur en permeabiliteit

(f) leg de term celsignalering uit

(g) de rol uitleggen van membraangebonden receptoren als plaatsen waar hormonen en medicijnen kunnen binden

Celsignalering is wanneer cellen met elkaar communiceren door signalen. Om signalen te detecteren, moeten cellen op hun oppervlak hebben: ‘sensoren’ in staat tot signalen ontvangen, deze staan ​​bekend als receptoren en zijn vaak eiwitmoleculen of gemodificeerde eiwitmoleculen (bijvoorbeeld glycoproteïnen). In meercellige organismen wordt communicatie vaak gemedieerd door: hormonen tussen cellen. Hormonen zijn chemische boodschappers, geproduceerd in specifieke weefsels en vervolgens vrijgegeven. Elke cel met een receptor voor het hormoonmolecuul heet a doel cel.

Cellen communiceren met elkaar via boodschappermoleculen:

  1. één cel geeft een boodschappermolecuul af (bijvoorbeeld hormoon)
  2. dit molecuul reist naar een andere cel (bijvoorbeeld in het bloed)
  3. Het boodschappermolecuul is gedetecteerd door de cel omdat het bindt aan een receptor op zijn celmembraan

Receptoreiwitten hebben specifieke vormen – alleen boodschappermoleculen met a complementair vorm kan eraan binden. Verschillende cellen hebben verschillende soorten receptoren - ze reageren op verschillende boodschappermoleculen. Een cel die reageert op een bepaald boodschappermolecuul wordt a . genoemd doel cel.

Glycoproteïnen hebben receptoren. Ze hebben een rol bij:

  • celadhesie – bindt cellen aan elkaar in een weefsel
  • optreden als antigenen op het oppervlak van cellen. Cellen van het immuunsysteem hebben receptoren die de glycoproteïnen detecteren en kunnen bepalen of ze ‘self'8217 of ‘non self'8217 zijn

Veel verdovende middelen werk van binding aan receptoren in celmembranen. zij ofwel een reactie uitlokken in de cel, of blokkeer de receptor en voorkomen dat het werkt bijv. celbeschadiging veroorzaakt het vrijkomen van histamine. Histamine bindt zich aan receptoren op het oppervlak van andere cellen en veroorzaakt ontstekingen. Antihistaminica werken door histaminereceptoren op celoppervlakken te blokkeren. Dit voorkomt dat histamine zich aan de cel bindt en stopt ontstekingen.

(h) uitleggen wat wordt bedoeld met passief transport (diffusie en gefaciliteerde diffusie inclusief de rol van membraaneiwitten), actief transport, endocytose en exocytose

Stoffen kunnen via 2 processen door een membraan bewegen: passief en actief

Actief transport:

(i) leg uit wat wordt bedoeld met osmose, in termen van waterpotentiaal

Osmose is de beweging van water moleculen door diffusie uit een regio van hoog waterpotentieel naar een regio van laag waterpotentieel over een gedeeltelijk permeabel membraan

Waterpotentieel is een maat voor de concentratie van watermoleculen dat zijn ‘gratis’ om te verspreiden.

Toevoegen opgeloste stoffen water betekent de watermoleculen TROS rond de opgeloste moleculen, verlaging van de concentratie van ‘vrije’ watermoleculen en daarom verlaagt het waterpotentieel.

(j) de effecten herkennen en verklaren die oplossingen met verschillende waterpotentialen kunnen hebben op plantaardige en dierlijke cellen

In puur water, water beweegt in een cel door osmose langs een waterpotentiaalgradiënt.


2.1: Inleiding tot cellen - biologie

Op het eerste gezicht lijkt het bloemblad van een bloem of de huid op de rug van een menselijke hand glad en naadloos, alsof ze uit een enkele, onduidelijke substantie zijn samengesteld. In werkelijkheid vormen echter vele kleine individuele eenheden, cellen genaamd, deze objecten en bijna alle andere componenten van planten en dieren. Het gemiddelde menselijk lichaam bevat meer dan 75 biljoen cellen, maar veel levensvormen bestaan ​​als afzonderlijke cellen die alle functies vervullen die nodig zijn voor een onafhankelijk bestaan. De meeste cellen zijn veel te klein om met het blote oog te kunnen zien en vereisen het gebruik van krachtige optische en elektronenmicroscopen voor zorgvuldig onderzoek.

De relatieve schaal van biologische organismen en het bruikbare bereik van verschillende detectieapparaten worden geïllustreerd in figuur 1. De meest elementaire beeldsensor, het oog, was het enige middel dat mensen hadden om de wereld om hen heen gedurende duizenden jaren visueel te observeren. Hoewel het uitstekend geschikt is voor het bekijken van een grote verscheidenheid aan objecten, heeft de kracht van het oog zijn grenzen: alles wat kleiner is dan de breedte van een enkele mensenhaar kan onopgemerkt door het orgel gaan. Daarom, toen lichtmicroscopen met voldoende vergrotingscapaciteit werden ontwikkeld aan het eind van de 17e eeuw, werd er een hele nieuwe wereld van kleine wonderen ontdekt. Elektronenmicroscopen, uitgevonden in het midden van de twintigste eeuw, maakten het mogelijk om zelfs kleinere objecten te detecteren dan lichtmicroscopen, waaronder kleinere moleculen, virussen en DNA. Het detectievermogen van de meeste elektronenmicroscopen die tegenwoordig worden gebruikt, houdt echter net op om zulke ongelooflijk kleine structuren als de elektronenorbitale systemen van individuele atomen te kunnen visualiseren. Atomen worden beschouwd als de kleinste eenheden van een element die de kenmerken van dat element hebben, maar cellen zijn de kleinste structurele eenheden van een organisme die onafhankelijk kunnen functioneren.

Maar tot het midden van de zeventiende eeuw wisten wetenschappers niet dat cellen zelfs bestonden. Pas in 1665 observeerde bioloog Robert Hooke door zijn microscoop dat plantenweefsels waren verdeeld in kleine compartimenten, die hij 'cellulae' of cellen noemde. Het duurde echter nog 175 jaar voordat wetenschappers het ware belang van cellen begonnen te begrijpen. In hun studies van planten- en dierencellen in het begin van de negentiende eeuw erkenden de Duitse botanicus Matthias Jakob Schleiden en de Duitse zoöloog Theodor Schwann de fundamentele overeenkomsten tussen de twee celtypen. In 1839 stelden ze voor dat alle levende wezens uit cellen bestaan, de theorie die aanleiding gaf tot de moderne biologie.

Sinds die tijd hebben biologen veel geleerd over de cel en zijn onderdelen waaruit hij is gemaakt, hoe hij functioneert, hoe hij groeit en hoe hij zich voortplant. De slepende vraag die nog steeds actief wordt onderzocht, is hoe cellen zijn geëvolueerd, dat wil zeggen hoe levende cellen zijn ontstaan ​​​​uit niet-levende chemicaliën.

Talloze wetenschappelijke disciplines - natuurkunde, geologie, scheikunde en evolutionaire biologie - worden gebruikt om de kwestie van cellulaire evolutie te onderzoeken. Eén theorie speculeert dat stoffen die door vulkaanuitbarstingen in de lucht werden geblazen, werden gebombardeerd door bliksem en ultraviolette straling, waardoor grotere, stabielere moleculen zoals aminozuren en nucleïnezuren werden geproduceerd. Regen droeg deze moleculen naar het aardoppervlak waar ze een oersoep van cellulaire bouwstenen vormden.

Een tweede theorie stelt dat cellulaire bouwstenen werden gevormd in hydrothermale bronnen in diep water in plaats van in plassen of meren op het aardoppervlak. Een derde theorie speculeert dat deze belangrijke chemicaliën op aarde zijn gevallen op meteorieten uit de ruimte.

Gezien de basisbouwstenen en de juiste voorwaarden, lijkt het slechts een kwestie van tijd voordat cellen zich beginnen te vormen. In het laboratorium zijn lipide (vet) moleculen waargenomen die samenkomen om bollen te produceren die lijken op het plasmamembraan van een cel. Over miljoenen jaren is het misschien onvermijdelijk dat willekeurige botsingen van lipidebolletjes met eenvoudige nucleïnezuren, zoals RNA, zouden resulteren in de eerste primitieve cellen die in staat zijn tot zelfreplicatie.

Ondanks alles wat er in meer dan 300 jaar over cellen is geleerd, waarvan niet de minste de ontdekking van genetische overerving en DNA is, is celbiologie nog steeds een opwindend onderzoeksgebied. Een recente toevoeging is de studie van hoe fysieke krachten in de cel op elkaar inwerken om een ​​stabiele biomechanische architectuur te vormen. Dit wordt "tensegrity" genoemd (een samentrekking van "tensionele integriteit"), een concept en woord dat oorspronkelijk is bedacht door Buckminster Fuller. Het woord verwijst naar constructies die mechanisch stabiel zijn omdat de spanningen door de hele constructie worden verdeeld en gebalanceerd, niet omdat de afzonderlijke componenten een grote sterkte hebben.

Op het gebied van levende cellen helpt tensegrity te verklaren hoe cellen fysieke stress weerstaan, hoe ze worden beïnvloed door de bewegingen van organellen en hoe een verandering in het cytoskelet biochemische reacties initieert of zelfs de werking van genen beïnvloedt. Op een dag kan tensegrity zelfs de mechanische regels verklaren die ervoor zorgden dat moleculen zich samenvoegden tot de eerste cellen.

Dierlijke cellen - Dierlijke cellen zijn typisch voor het eukaryote celtype, omsloten door een plasmamembraan en bevatten een membraangebonden kern en organellen.

Bacteriën - Een van de vroegste prokaryotische cellen die is geëvolueerd, bacteriën bestaan ​​al minstens 3,5 miljard jaar en leven in bijna elke denkbare omgeving.

Plantencellen - De basis plantencel heeft een vergelijkbare constructie als de dierlijke cel, maar heeft geen centriolen, lysosomen, trilharen of flagella. Het heeft wel aanvullende structuren, waaronder een stijve celwand, centrale vacuole, plasmodesmata en chloroplasten.

Virusstructuur - Virussen leven niet in de strikte zin van het woord, maar planten zich voort en hebben een intieme, zij het parasitaire, relatie met alle levende organismen.

Cellen in beweging - In meercellige weefsels, zoals die bij dieren en mensen worden aangetroffen, gebruiken individuele cellen een verscheidenheid aan voortbewegingsmechanismen om door ruimtes in de extracellulaire matrix en over de oppervlakken van andere cellen te manoeuvreren. Voorbeelden zijn de snelle verplaatsing van cellen in zich ontwikkelende embryo's, de verspreiding van orgaan tot orgaan van kwaadaardige kankercellen en de migratie van neurale axonen naar synaptische doelen. In tegenstelling tot eencellige zwemmende organismen, hebben kruipende cellen in kweek geen trilharen of flagella, maar hebben ze de neiging te bewegen door gecoördineerde projectie van het cytoplasma in zich herhalende cycli van verlenging en terugtrekking die de hele cel vervormen. De digitale video's die in deze galerij worden gepresenteerd, onderzoeken patronen van de beweeglijkheid van dierlijke cellen in een grote verscheidenheid aan morfologisch verschillende exemplaren.

Fluorescentiemicroscopie van cellen in cultuur - Ernstige pogingen tot het kweken van hele weefsels en geïsoleerde cellen werden voor het eerst ondernomen in de vroege jaren 1900 als een techniek voor het onderzoeken van het gedrag van dierlijke cellen in een geïsoleerde en sterk gecontroleerde omgeving. De term weefselkweek ontstond omdat de meeste vroege cellen waren afgeleid van primaire weefselexplantaten, een techniek die het veld meer dan 50 jaar domineerde. Naarmate gevestigde cellijnen ontstonden, is de toepassing van goed gedefinieerde normale en getransformeerde cellen in biomedisch onderzoek een belangrijk onderdeel geworden van de ontwikkeling van cellulaire en moleculaire biologie. Deze galerij met fluorescentiebeelden onderzoekt meer dan 30 van de meest voorkomende cellijnen, gelabeld met een verscheidenheid aan fluoroforen met behulp van zowel traditionele kleuringsmethoden als immunofluorescentietechnieken.

Mitose observeren met fluorescentiemicroscopie - Mitose, een fenomeen dat bij alle hogere eukaryoten wordt waargenomen, is het mechanisme dat ervoor zorgt dat de celkernen zich splitsen en elke dochtercel een complete set chromosomen geeft tijdens de celdeling. Dit, in combinatie met cytokinese (deling van het cytoplasma), komt voor in alle meercellige planten en dieren om groei van het organisme mogelijk te maken. Digitale beeldvorming met fluorescentiemicroscopie wordt een krachtig hulpmiddel om wetenschappers te helpen bij het begrijpen van het complexe proces van mitose op zowel structureel als functioneel niveau.

Mitose Java-zelfstudie - Ontdek de stadia van mitose in eukaryote cellen met deze interactieve Java-zelfstudie. Stap door de profase, metafase, anafase en telofase terwijl de chromosomen langzaam condenseren, uitlijnen en delen voordat ze worden gescheiden in dochtercellen.

Celdigestie en het secretoire pad - De primaire plaatsen van intracellulaire spijsvertering zijn organellen die bekend staan ​​als de lysosomen, dit zijn membraangebonden compartimenten die een verscheidenheid aan hydrolytische enzymen bevatten. Lysosomen handhaven een interne zure omgeving door het gebruik van een waterstofionenpomp in het lysosomale membraan die ionen uit het cytoplasma in de lumenale ruimte van de organellen drijft. De hoge interne zuurgraad is nodig om de enzymen in lysosomen hun optimale activiteit te laten vertonen. Als de integriteit van een lysosomaal membraan wordt aangetast en de enzymatische inhoud in de cel lekt, wordt er dus weinig schade aangericht vanwege de neutrale pH van het cytoplasma. Als meerdere lysosomen tegelijkertijd scheuren, kan de cumulatieve werking van hun enzymen echter leiden tot autodigestie en de dood van de cel.


Geschiedenis van de celbiologie

De celtheorie, of celleer, stelt dat alle organismen zijn samengesteld uit vergelijkbare organisatie-eenheden, cellen genaamd. Het concept werd formeel geformuleerd in 1839 door Schleiden & Schwann en is gebleven als de basis van de moderne biologie. Het idee dateert van vóór andere grote paradigma's van de biologie, waaronder de evolutietheorie van Darwin 8217 (1859), de erfelijkheidswetten van Mendel (1865) en de oprichting van vergelijkende biochemie (1940).

Eerste cellen gezien in Cork

Terwijl de uitvinding van de telescoop de kosmos toegankelijk maakte voor menselijke waarneming, opende de microscoop kleinere werelden en liet zien waaruit levende vormen bestonden. De cel werd voor het eerst ontdekt en benoemd door Robert Hooke in 1665. Hij merkte op dat het vreemd leek op cellula of kleine kamers die monniken bewoonden, waardoor de naam werd afgeleid. Maar wat Hooke in werkelijkheid zag, waren de dode celwanden van plantencellen (kurk) zoals deze onder de microscoop verschenen. Hooke's beschrijving van deze cellen is gepubliceerd in: Micrografie. De door Hooke waargenomen celwanden gaven geen indicatie van de kern en andere organellen die in de meeste levende cellen worden aangetroffen. De eerste man die een levende cel onder een microscoop zag, was Anton van Leeuwenhoek, die in 1674 de alg Spirogyra beschreef. Van Leeuwenhoek zag waarschijnlijk ook bacteriën.

Formulering van de celtheorie

In 1838 zaten Theodor Schwann en Matthias Schleiden na het eten koffie te drinken en te praten over hun studies over cellen. Er is gesuggereerd dat toen Schwann Schleiden plantencellen met kernen hoorde beschrijven, hij werd getroffen door de gelijkenis van deze plantencellen met cellen die hij in dierlijke weefsels had waargenomen. De twee wetenschappers gingen onmiddellijk naar het laboratorium van Schwann om zijn dia's te bekijken. Schwann publiceerde het jaar daarop zijn boek over dierlijke en plantaardige cellen (Schwann 1839), een verhandeling zonder erkenning van de bijdrage van iemand anders, inclusief die van Schleiden (1838). Hij vatte zijn observaties samen in drie conclusies over cellen:

  1. De cel is de eenheid van structuur, fysiologie en organisatie in levende wezens.
  2. De cel behoudt een dubbel bestaan ​​als een afzonderlijke entiteit en een bouwsteen in de constructie van organismen.
  3. Cellen worden gevormd door vorming van vrije cellen, vergelijkbaar met de vorming van kristallen (spontane generatie).

We weten tegenwoordig dat de eerste twee principes correct zijn, maar de derde is duidelijk fout. De juiste interpretatie van celvorming door deling werd uiteindelijk door anderen gepromoot en formeel verwoord in de krachtige uitspraak van Rudolph Virchow, Omnis cellula en cellula,: “Alle cellen ontstaan ​​alleen uit reeds bestaande cellen”.

Moderne celtheorie

  1. Alle bekende levende wezens bestaan ​​uit cellen.
  2. De cel is een structurele en functionele eenheid van alle levende wezens.
  3. Alle cellen komen uit reeds bestaande cellen door deling. (Spontane generatie komt niet voor).
  4. Cellen bevatten erfelijke informatie die tijdens de celdeling van cel naar cel wordt doorgegeven.
  5. Alle cellen zijn in principe hetzelfde in chemische samenstelling.
  6. Alle energiestromen (metabolisme en biochemie) van het leven vinden plaats in cellen.

Net als met de snelle groei van de moleculaire biologie in het midden van de 20e eeuw, explodeerde het celbiologische onderzoek in de jaren 1950'8217. Het werd mogelijk om cellen buiten levende organismen te onderhouden, te laten groeien en te manipuleren. De eerste continue cellijn die zo werd gekweekt, was in 1951 door George Otto Gey en collega's, afgeleid van baarmoederhalskankercellen die waren afgenomen van Henrietta Lacks, die in 1951 aan haar kanker stierf. De cellijn, die uiteindelijk HeLa-cellen werd genoemd, zijn het keerpunt geweest in het bestuderen van celbiologie op de manier waarop de structuur van DNA de belangrijke doorbraak was van de moleculaire biologie.

In een lawine van vooruitgang in de studie van cellen, omvatte het komende decennium de karakterisering van de minimale mediavereisten voor cellen en de ontwikkeling van steriele celcultuurtechnieken. Het werd ook geholpen door de eerdere vorderingen in elektronenmicroscopie en latere vorderingen zoals de ontwikkeling van transfectiemethoden, de ontdekking van groen fluorescerend eiwit in kwallen en de ontdekking van onder andere klein interfererend RNA (siRNA).

De studie van de structuur en functie van cellen gaat vandaag door, in een tak van biologie die bekend staat als cytologie. Vooruitgang in apparatuur, waaronder cytologiemicroscopen en reagentia, hebben dit veld in staat gesteld om vooruitgang te boeken, met name in de klinische setting.

1595 – Jansen gecrediteerd met 1e samengestelde microscoop
1655 – Hooke beschreef ‘cells'8217 in kurk.
1674 – Leeuwenhoek ontdekte protozoa. Zo'n 9 jaar later zag hij bacteriën.
1833 – Brown beschreef de celkern in cellen van de orchidee.
1838 – Schleiden en Schwann stelden celtheorie voor.
1840 – Albrecht von Roelliker realiseerde zich dat zaadcellen en eicellen ook cellen zijn.
1856 – N. Pringsheim observeerde hoe een zaadcel een eicel binnendrong.
1858 – Rudolf Virchow (arts, patholoog en antropoloog) zet zijn beroemde conclusie uiteen: omnis cellula en cellula, dat wil zeggen cellen ontwikkelen zich alleen uit bestaande cellen [cellen komen uit reeds bestaande cellen]
1857 – Kolliker beschreef mitochondriën.
1879 – Flemming beschreef chromosoomgedrag tijdens mitose.
1883 – Kiemcellen zijn haploïde, chromosoomtheorie van erfelijkheid.
1898 – Golgi beschreef het golgi-apparaat.
1938 – Behrens gebruikte differentiële centrifugatie om kernen van cytoplasma te scheiden.
1939 – Siemens produceerde de eerste commerciële transmissie-elektronenmicroscoop.
1952 – Gey en collega's hebben een continue menselijke cellijn opgezet.
1955 – Eagle definieerde systematisch de voedingsbehoeften van dierlijke cellen in kweek.
1957 – Meselson, Stahl en Vinograd ontwikkelden dichtheidsgradiëntcentrifugatie in cesiumchlorideoplossingen voor het scheiden van nucleïnezuren.
1965 – Ham introduceerde een gedefinieerd serumvrij medium. Cambridge Instruments produceerde de eerste commerciële scanning elektronenmicroscoop.
1976 – Sato en collega's publiceren artikelen die aantonen dat verschillende cellijnen verschillende mengsels van hormonen en groeifactoren nodig hebben in serumvrije media.
1981 – Transgene muizen en fruitvliegen worden geproduceerd. Embryonale stamcellijn van muis vastgesteld.
1995 – Tsien identificeert mutant van GFP met verbeterde spectrale eigenschappen
1998 – Muizen worden gekloond uit somatische cellen.
1999 – Hamilton en Baulcombe ontdekken siRNA als onderdeel van post-transcriptionele gene silencing (PTGS) in planten


Inleiding tot stamcellen en regeneratieve geneeskunde

Stamcellen zijn een populatie van ongedifferentieerde cellen die worden gekenmerkt door het vermogen om uitgebreid te prolifereren (zelfvernieuwing), meestal voort te komen uit een enkele cel (klonaal) en te differentiëren in verschillende soorten cellen en weefsel (krachtig). Er zijn verschillende bronnen van stamcellen met verschillende potenties. Pluripotente cellen zijn embryonale stamcellen die zijn afgeleid van de binnenste celmassa van het embryo en geïnduceerde pluripotente cellen worden gevormd na herprogrammering van somatische cellen. Pluripotente cellen kunnen differentiëren in weefsel van alle 3 kiemlagen (endoderm, mesoderm en ectoderm). Multipotente stamcellen kunnen differentiëren tot weefsel dat is afgeleid van een enkele kiemlaag, zoals mesenchymale stamcellen die vetweefsel, bot en kraakbeen vormen. Weefsel-residente stamcellen zijn oligopotent omdat ze terminaal gedifferentieerde cellen van een specifiek weefsel kunnen vormen. Stamcellen kunnen in celtherapie worden gebruikt om beschadigde cellen te vervangen of om organen te regenereren. Bovendien hebben stamcellen ons begrip van ontwikkeling en de pathogenese van ziekten vergroot. Ziektespecifieke cellijnen kunnen ook worden vermeerderd en gebruikt bij de ontwikkeling van geneesmiddelen. Ondanks de aanzienlijke vooruitgang in de stamcelbiologie, beperken kwesties zoals ethische controverses met embryonale stamcellen, tumorvorming en afstoting hun bruikbaarheid. Veel van deze beperkingen worden echter omzeild en dit zou kunnen leiden tot grote vooruitgang in de behandeling van ziekten. Deze recensie is een inleiding in de wereld van stamcellen en bespreekt hun definitie, oorsprong en classificatie, evenals toepassingen van deze cellen in de regeneratieve geneeskunde.


Top Wekelijks

Waar gaat het eigenlijk om, zuren, basen en pH?

Als je biologie studeert, moet je begrijpen hoe reacties zuren of basen kunnen vormen, en welk effect dat heeft.

Basisuitrusting gebruikt in biologie-experimenten

De dagelijkse routine van een bioloog omvat het gebruik van basisapparatuur in hun biologie-experimenten, zoals een.

Tien tips voor het behalen van een A in biologie

Wetenschapslessen, zoals biologie, zijn misschien wel de meest uitdagende lessen die je ooit zult volgen. Een A halen in biolog.

Hoe het menselijk brein werkt

De hersenen zijn het hoofdorgaan van het lichaam. De hersenen nemen alle informatie op met betrekking tot de interne en externe e.

De vijf zintuigen in de mens

De zintuigen 'ogen, oren, tong, huid en neus' helpen het lichaam te beschermen. De menselijke zintuigen c.

Plantenreproductie

Planten zijn zeer succesvolle organismen, die in bijna elke omgeving groeien.

Het vloeistof-mozaïekmodel van het celplasmamembraan

Het vloeistof-mozaïekmodel beschrijft het plasma m.

De basis van organische chemie

Als je de biologie verkent, zul je ontdekken dat er voortdurend veel processen plaatsvinden in levende organismen. De studie van oa.

De verschillen tussen bacteriën, archaea en eukaryote micro-organismen

Er zijn drie domeinen van het leven: Bacteriën (ook bekend als Eubacteria), Archaea en Eu.

De vormen van cellen

Prokaryote cellen zijn er in veel verschillende vormen en maten die je kunt zien.

Cellen begrijpen: de basiseenheden van het leven

Cellen vormen het kleinste niveau van een levend organisme zoals uzelf en andere levende wezens. Het cellulaire.

Cheatsheet voor biostatistieken voor dummies

Om de steekproefomvang in biostatistiek te schatten, moet u de effectgrootte van belang aangeven, of de effectgrootte die het waard is om te weteni.

Het menselijke spijsverteringsproces (of wat er gebeurt nadat je voedsel hebt gegeten)

Spijsvertering is het proces waarbij voedsel wordt omgezet in een vorm die het lichaam kan opnemen en gebruiken.

Het pad van bloed door het menselijk lichaam

Wanneer een hart samentrekt en bloed in het bloed dwingt.

Actiepotentieel van neuronen

Wanneer een neuron inactief is, wacht hij gewoon op een zenuwimpuls.

Gemeenschappelijke Latijnse en Griekse wortels in de Biologie Woordenschat

Studenten in inleidende biologielessen moeten doorgaans meer nieuwe woordenschatwoorden leren dan studenten.

Waar gaan bloedgroepantigenen over?

Bloedgroepantigenen zijn koolhydraten die aan eiwitten of lipiden zijn gehecht. Een antigeen is een vreemde stof t.

Hoe planten aan hun energie komen

Planten moeten voedsel in hun systeem krijgen om energie te krijgen en te blijven leven, net als dieren. Planten creëren nl.


2.1: Inleiding tot cellen - biologie

Sluit je ogen en stel je een bakstenen muur voor. Wat is de basisbouwsteen van die muur? Het is natuurlijk een enkele steen. Net als een bakstenen muur is je lichaam samengesteld uit basisbouwstenen, en de bouwstenen van je lichaam zijn cellen.

Figuur 1. (a) Neusholtecellen (bekeken met een lichtmicroscoop), (b) uiencellen (bekeken met een lichtmicroscoop) en (c) Vibrio tasmaniensis-bacteriecellen (bekeken met een scanning-elektronenmicroscoop) zijn van heel verschillende organisme, maar ze delen allemaal bepaalde kenmerken van de basiscelstructuur. (credit a: wijziging van werk door Ed Uthman, MD credit b: wijziging van werk door Umberto Salvagnin credit c: wijziging van werk door Anthony D'8217Onofrio schaalbalkgegevens van Matt Russell)

Je lichaam heeft vele soorten cellen, elk gespecialiseerd voor een specifiek doel. Net zoals een huis is gemaakt van een verscheidenheid aan bouwmaterialen, is het menselijk lichaam opgebouwd uit vele celtypen. Epitheelcellen beschermen bijvoorbeeld het oppervlak van het lichaam en bedekken de organen en lichaamsholten binnenin. Botcellen helpen het lichaam te ondersteunen en te beschermen. Cellen van het immuunsysteem bestrijden binnendringende bacteriën. Bovendien vervoeren rode bloedcellen zuurstof door het lichaam. Elk van deze celtypes speelt een vitale rol tijdens de groei, ontwikkeling en het dagelijkse onderhoud van het lichaam. Ondanks hun enorme variëteit hebben alle cellen echter bepaalde fundamentele kenmerken.


Auteurs informatie

Huidig ​​adres: Daisuke Matsumoto, Department of Chemistry, The Scripps Research Institute, La Jolla, CA, 92037, VS

Voorkeuren

Instituut voor biomaterialen en bio-engineering, Tokyo Medical and Dental University, 2-3-10 Kandasurugadai, Chiyoda-ku, Tokyo, 101-0062, Japan

Daisuke Matsumoto, Hirokazu Tamamura & Wataru Nomura

Graduate School of Biomedical and Health Sciences, Hiroshima University, 1-2-3 Kasumi Minami-ku, Hiroshima, 734-8553, Japan


Bekijk de video: Biologie 1306 HV 1307 VG Niveaus van de biologie (Januari- 2022).